Serie de Fourier de seno modificado

Debo hacer esta tarea:

Figura 1

Traducción corta: la imagen presenta una señal sinusoidal modificada. Debo calcular F(k) usando la Serie de Fourier, luego dibujar el espectro de amplitud y el espectro de fase.

tengo 2 problemas:

  1. ¿Es esta la forma correcta de calcular F(k)? (Período T (2pi/w), frecuencia angular w)

  2. ¿Alguien puede explicar cómo debería verse la amplitud y el espectro de fase?

Gracias por cualquier ayuda/

+1 para una pregunta bastante clara. Sin embargo, podría mejorarlo utilizando la notación matemática disponible aquí, y también posiblemente explicar su esfuerzo con respecto al punto 1.
Lo que es un poco extraño es que la señal parece tener un período (más pequeño) de T / 2 , no T .
@Dzarda Tengo un problema con la integral. Primero pensé que la integral debería ser de 0 a pi/2w (T/4), pero mi amigo cree que debería ser de 0 a pi/4w (T/8). Estamos tratando de encontrar a alguien que pueda verificar nuestras soluciones.
¿Puedes mostrar algún trabajo que hayas hecho?
@MattL. He cambiado el seno a la fórmula de Euler.
@cjferes Solo he hecho fórmula de Wolfram Alpha. Tengo el mismo resultado pero no estoy seguro sobre el rango de la integral.
el rango de la integral debe ser T/2 porque ese es el período de la sinusoidal modificada. Si consideras otro intervalo, básicamente estás diciendo que el contenido de las integrales se repite cada intervalo... si consideras T/4 o T/8, no estás considerando la parte del intervalo sin señal.
@cjferes Pero, ¿cómo mostrar esta parte sin señal en la fórmula? La base es pecado (4wt), pero ¿qué sigue?

Respuestas (1)

Esto es demasiado largo para un comentario. También necesitaba el espacio extra. Siéntete libre de comentar cualquier cosa.

Lo que realmente estás preguntando es si el cálculo se hace con T/8 o T/4 o T/2. La cuestión es que la señal tiene un período de T/2, por lo que ese es el valor que debe usar. Ahora, también debemos tener en cuenta el intervalo de tiempo en el que la señal es 0. Para hacerlo, debemos definir la señal correctamente.

Lo primero que debes hacer es describir la señal, es decir:

F ( t ) = { | A pecado ( 2 π 4 T t ) | t ( 0 + k T 2 , T 4 + k T 2 ) , k Z 0 t ( T 4 + k T 2 , T 2 + k T 2 ) , k Z

Tenga en cuenta que la sinusoide tiene amplitud A y período T/4, pero el segundo semiperíodo es positivo (por lo que usamos el valor absoluto).

La expresión para f(t) es la misma que:

F ( t ) = { A pecado ( 2 π 4 T t ) t ( 0 + k T 2 , T 8 + k T 2 ) , k Z A pecado ( 2 π 4 T t ) t ( T 8 + k T 2 , T 4 + k T 2 ) , k Z 0 t ( T 4 + k T 2 , T 2 + k T 2 ) , k Z
Recuerda eso
C norte = 1 PAG t 0 PAG + t 0 F ( t ) mi 2 π j norte PAG t d t

En nuestro caso, P es el período (P=T/2), j es la unidad imaginaria y t_0 es el instante inicial (digamos t_0=0). Entonces,

C norte = 2 T 0 T 2 F ( t ) mi 2 π j 2 norte T t d t = I 1 + I 2 + I 3
donde solo calcularé I_1 para que la idea funcione:
I 1 = 2 T 0 T 8 A pecado ( 8 π T t ) mi 2 π j 2 norte T t d t = 2 A T 0 T 8 mi j 8 π T t mi j 8 π T t 2 j mi j 4 π norte T t d t = A j T 0 T 8 mi j 8 π T t mi j 4 π norte T t d t A 2 j 0 T 8 mi j 8 π T t mi j 4 π norte T t d t = A j T ( T 8 π 4 π norte mi j 2 π 2 norte T t | 0 T 8 T 8 π 4 π norte mi j 2 π 2 + norte T t | 0 T 8 ) = A j T ( T 8 π 4 π norte ( mi j 2 π 2 norte T T 8 1 ) + T 8 π + 4 π norte ( mi j 2 π 2 + norte T T 8 1 ) ) = A j ( 1 8 π 4 π norte ( mi j π 2 norte 4 1 ) + 1 8 π + 4 π norte ( mi j π 2 + norte 4 1 ) ) I 2 = 2 T T 8 T 4 A pecado ( 8 π T t ) mi j 4 π norte T t d t = . . . I 3 = 2 T T 4 T 2 0 mi 2 π j 2 norte T t d t = 0

Creo que esto es todo lo que necesitas para corregir tus cálculos ahora... ¡Buena suerte!

De 0 a pi/4 esto se parece mucho a la función sin^2().
No es lo mismo, porque solo estás considerando una sinusoide con un período diferente. Nótese que el periodo de la onda sinusoidal es T/4, pero tiene un valor absoluto que hace que el comportamiento cambie en el segundo semiperiodo. Si fuera un pecado ^ 2, necesitaría hacer muchos pasos diferentes o usar otras propiedades de transformada de Fourier
@cjferes Gracias por la ayuda. ¿Es la forma correcta de calcular I1 y luego usar la teoría sobre la señal desplazada para obtener I2?
@bigben Creo que es un enfoque útil, pero no lo he probado. Tenga en cuenta que el integrando de I2 es el mismo que el de I1 con un signo menos, pero los límites de integración difieren. Así que creo que las cosas se sumarán en lugar de cancelarse. Solo trate de estar seguro en cada paso del cálculo, ya que estas cosas pueden estropearse si no es riguroso. ¡Intenta hacerlo!